基于单片机电话报警系统.docx
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基于单片机电话报警系统.docx
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基于单片机电话报警系统
电子科技大学
毕业设计(论文)
论文题目:
基于单片机电话报警系统
学习中心(或办学单位):
电子科技大学网络教育珠海市学习中心
指导老师:
黄杰职称:
讲师
学生姓名:
周明君学号:
v10830742302
专业:
电子信息工程
电子科技大学
继续教育学院
制
网络教育学院
2012年05月10日
电子科技大学
毕业设计(论文)任务书
题目:
基于单片机电话报警系统
任务与要求:
1.对项目进行需求分析及简介
2.列出项目系统主要功能结构、并对系统结构和数据库设计
3.对系统应用的程序实现
时间:
2012年1月3日至2012年5月11日共18周
学习中心:
(或办学单位)电子科技大学网络教育珠海市学习中心
学生姓名:
周明君学号:
v10830742302
专业:
电子信息工程
指导单位或教研室:
电子科技大学网络教育珠海市学习中心
指导教师:
黄杰职称:
讲师
电子科技大学
继续教育学院
制
网络教育学院
2012年03月10日
毕业设计(论文)进度计划表
日期
工作内容
执行情况
指导教师
签字
2012-1-3至
2012-3-5
选题及准备资料,了解写作格式和要求。
完成
2011-3-6前
按统一格式上交论文题目电子版
完成
2012-3-6至2012-5-11
撰写论文并交指导老师修改
完成
2012-5-13
定稿并打印交指导教师
完成
教师对进度计划实施情况总评
按计划完成。
签名
2012年5月15日
本表作评定学生平时成绩的依据之一。
摘要
目前,家庭安全正在逐渐引起人们的重视。
本系统以51单片机为核心,利用公共通讯网作报警系统的传输媒介,对住宅进行安全监视,具有可靠性高,成本低等优点。
所以本文介绍了一种经济实惠的多功能电话自动报警系统,它可对多种警情(火警,盗警等)进行识别处理,并自动拨通多个电话进行语音报警。
而且用户还可以对系统进行号码和语音信息的设置。
关键词:
AT89C51单片机;硬件系统;DTMF信号芯片;MAX232通信电路
Abstract
Atpresent,thefamilysafetyisgraduallyattractingpeople'sattention.Thesystemwiththesinglechipprocessorasthecore,aswellastheuseofpublicnetworksforalarmsystemtransmissionmediumforhousingforsafetymonitoring,hashighreliability,lowcost,easypopularity,etc.Sothistextintroducesakindofeconomicalandpracticalautomationwarningsystemofmulti-functionaltelephone,itcanrecognizeanddealwithmanykindsofdangeroussituation(Firealarm,theftalarm,etc.),andphonetoothersautomaticallymakealert.Userscansettelephonenumbersandpronunciationinformationtothesystem.
KEYWORDS:
AT89C51MCU;alarmsystem;signalchipofDTMF;MAX232CommunicationICs
第一章绪言
随着社会的发展,人的活动、居住区域越来越大,人民生活水平不断提高,因而对居住环境要求愈来愈高。
家庭报警系统已经成为家庭需求,办公楼以及商店等也把安全问题作为重点来抓。
本系统研究的方向是智能化、可扩展、性价比高的电话报警系统。
本文介绍了一种将AT89C51单片机、DTMF信号收发芯片及通信芯片MAX232等有机的结合在一起,带电话线相连的自动拨号报警系统。
本系统在电话机结构基本不变的基础上,增加一定的外围设备,便可以实现各种报警功能。
由于系统使用的都是些性价比高、市面上容易买到的芯片,所以整个系统的花费比较低,约在150-200RMB左右,比起市面上的同类产品要便宜许多。
而且该系统还有使用方便,人机交互功能强等特点。
本文主要研究电话网络报警这一模块。
第二章系统总体设计
2.1系统结构
根据总体设计思路,本系统结构如图2-1所示。
2.2系统组成
本系统设计为基于单片机的电话自动拨号报警安全监控系统,由中央处理单元AT89C52构成核心控制系统,并与报警电路,由DTMF双音多频解码电路等共同组成,能完成自动拨号报警等功能。
系统可分为五个模块:
单片机控制模块,报警信号输入模块,电话号码存储模块,摘挂机控制模块及DTMF收发模块。
2.3系统功能介绍
电话通信系统由单片机构成主控部分,进行主要的信息处理,接收外部操作指令形成各种控制信号,可接电脑显示器观察;接口电路提供单片机与电话外线的接口。
本系统并联于电话机的两端,不会影响到电话机的正常使用。
用户通过异地的电话机拨打本系统所连接的外线的电话号码,通过市局交换机向电话机发出振铃信号,振铃检测电路将检测到的振铃信号送至中央处理单元,如果本系统检测到振铃三次即三次响铃后无人接,自动摘;如果有人接听电话,同时中央处理单元发出控制信号会经双音多频DTMF(DualToneMulti-Frequency)解码电路解码后,送入中央控制单元。
中央控制单元将根据DTMF解码的结果进行相应的操作。
2.4系统功能
本电路能够实现以下功能:
(1)主人可以手动进行放音操作。
(2)如果来电,响铃3次,如果主人在,接听则不放音,如果主人不在,则会自动摘机。
(3)继电器能够为控制电路起到良好的电气隔离作用。
(4)MAX-232芯片是电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片。
(5)键盘是单片机系统中最常用的人机对话输入设备,用户通过键盘向单片机输入数据或指令。
第三章主要硬件选择
本章主要介绍了用到的几个主要硬件,AT89C52微控制器[3]、DTMF解码芯片MT8880、通信芯片MAX232、继电器、OTL功放电路。
3.1微处理器
AT89C52的概述:
AT89C52是51系列单片机的一个型号,它是ATMEL公司生产的。
AT89C52是一个低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。
AT89C52有40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含2个外中断口,3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,2个读写口线,AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。
其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式,以适应不同产品的需求。
AT89C52单片机的硬件结构:
如图3-1所示,为AT89C52的硬件结构图。
AT89C52单片机的内部结构与MCS-51系列单片机的构成基本相同。
CPU是有运算器和控制其所构成的。
运算器主要用来对操作数进行算术、逻辑运算和位操作的。
控制器是单片机的指挥控制部件,主要任务的识别指令,并根据指令的性质控制单片机各功能部件,从而保证单片机各部分能自动而协调地工作。
它的程序存储器为8k字节可重擦写Flash闪烁存储器,闪烁存储器允许在线+5V电擦除、电写入或使用编程器对其重复编程。
数据存储器比51系列的单片机相比大了许多为259字节RAM。
AT89C52单片机的指令系统和引脚功能与MCS-51的完全兼容。
图3-1AT89C52的硬件结构图
AT89C52的主要功能特性:
·兼容MCS51指令系统·8k可反复擦写(>1000次)FlashROM
·32个双向I/O口·256x8bit内部RAM
·3个16位可编程定时/计数器中断·时钟频率0-24MHz
·2个串行中断·可编程UART串行通道
·2个外部中断源·共8个中断源
·2个读写中断口线·3级加密位
·低功耗空闲和掉电模式·软件设置睡眠和唤醒功能
AT89C52的引脚说明:
AT89C52P为40脚双列直插封装的8位通用微处理器,采用工业标准的C51内核,在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52相同,其主要用于会聚调整时的功能控制。
功能包括对会聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化,会聚调整控制,会聚测试图控制,红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。
主要管脚有:
XTAL1(19脚)和XTAL2(18脚)为振荡器输入输出端口,外接12MHz晶振。
RST/Vpd(9脚)为复位输入端口,外接电阻电容组成的复位电路。
VCC(40脚)和VSS(20脚)为供电端口,分别接+5V电源的正负端。
P0~P3为可编程通用I/O脚,其功能用途由软件定义,在本设计中,P0端口(32~39脚)被定义为N1功能控制端口,分别与N1的相应功能管脚相连接,13脚定义为IR输入端,10脚和11脚定义为I2C总线控制端口,分别连接N1的SDAS(18脚)和SCLS(19脚)端口,12脚、27脚及28脚定义为握手信号功能端口,连接主板CPU的相应功能端,用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。
图3-2为AT89C52引脚图。
图3-2AT89C52引脚图
(一)、P0口
P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口,也即地址/数据总线复用口。
作为输出口用时,每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路,对端口P0写“1”时,可作为高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储器时,这组口线分时转换地址(低8位)和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻。
在Flash编程时,P0口接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,校验时,要求外接上拉电阻。
(二)、P1口
P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。
对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。
作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。
与AT89C51不同之处是,P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和输入(P1.1/T2EX),在表3-1所示。
Flash编程和程序校验期间,P1接收低8位地址。
表3-1P1.0和P1.1的第二功能表
引脚号
功能特性
P1.0
T2,时钟输出
P1.1
T2EX(定时/计数器2)
(三)、P2口
P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。
对端口P2写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口,作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。
在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器(例如执行MOVX@DPTR指令)时,P2口送出高8位地址数据。
在访问8位地址的外部数据存储器(如执行MOVX@RI指令)时,P2口输出P2锁存器的内容。
Flash编程或校验时,P2亦接收高位地址和一些控制信号。
(四)、P3口
P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。
P3口输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。
对P3口写入“1”时,它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。
此时,被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流(IIL)。
P3口除了作为一般的I/O口线外,更重要的用途是它的第二功能,在表3-2所示。
P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。
表3-2P3口的第二功能表
端口引脚
第二功能
P3.0
RXD(串行输入口)
P3.1
TXD(串行输出口)
P3.2
INT0(外中断0)
P3.3
INT1(外中断1)
P3.4
T0(定时/计数器0)
P3.5
T1(定时/计数器1)
P3.6
WR(外部数据存储器写选通)
P3.7
RD(外部数据存储器读选通)
RST
复位输入。
当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
ALE/PROG
当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。
一般情况下,ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的。
要注意的是:
每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。
对Flash存储器编程期间,该引脚还用于输入编程脉冲(PROG)。
如有必要,可通过对特殊功能寄存器(SFR)区中的8EH单元的D0位置位,可禁止ALE操作。
该位置位后,只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。
此外,该引脚会被微弱拉高,单片机执行外部程序时,应设置ALE禁止位无效。
PSEN
程序储存允许(PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号,当AT89C52由外部程序存储器取指令(或数据)时,每个机器周期两次PSEN有效,即输出两个脉冲。
在此期间,当访问外部数据存储器,将跳过两次PSEN信号。
EA/VPP
外部访问允许。
欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H—FFFFH),EA端必须保持低电平(接地)。
需注意的是:
如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态。
如EA端为高电平(接Vcc端),CPU则执行内部程序存储器中的指令。
Flash存储器编程时,该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp,当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。
XTAL1
振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2
振荡器反相放大器的输出端。
AT89C52的复位电路:
复位电路是为确保微机系统中电路稳定可靠工作必不可少的一部分,复位电路的第一功能是上电复位。
一般微机电路正常工作需要供电电源为5V±5%,即4.75~5.25V。
由于微机电路是时序数字电路,它需要稳定的时钟信号,因此在电源上电时,只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时,复位信号才被撤除,微机电路开始正常工作。
目前为止,单片机复位电路主要有两种类型:
一种是上电复位,一种是手动复位。
其中复位的原理如图3-3所示。
上电复位原理:
VCC上电时,C充电,在10K电阻上出现电压,使得单片机复位;几个毫秒后,C充满,10K电阻上电流降为0,电压也为0,使得单片机进入工作状态。
手动复位原理:
工作期间,按下S,C放电。
S松手,C又充电,在10K电阻上出现电压,使单片机复位。
几个毫秒后,单片机进入工作状态。
图3-3复位电路
本系统由于工作在无人状态下,故选择上电复位电路。
3.2双音多频译码器MT8880
MT8880功能概述:
MT8880是电话拨号应用中常用的一款芯片[6],它集发送、接收于一体。
MT8880是一个带有呼叫处理滤波器的单片DTMF信号收发器。
他的制造采用MITEL公司的低功耗、高稳定性的ISO-CMOS技术。
DTMF信号的接收部分采用DTMF信号接收单片机MT8870的工业制造标准;发送部分采用开关电容进行D/A转换发送高精度、低畸变的DTMF信号。
内部寄存器提供一个群模式。
在双音频群模式下DTMF信号可以通过精确的时序被发送出去。
可选择呼叫处理滤波器让一个微处理器处理呼叫音频信号。
MT8880还具有标准的微处理器总路线与6800系列的微处理器直接连接。
MT8880的内部结构图:
整合了收发功能的MT8880的结构包括一个带有可变增益的内部放大器的高性能接收器和一个带有脉冲计数器的发射器。
一个可以访问MT8880内部的寄存器的标准的微处理器接口。
MT8880的内部寄存器包括1个状态寄存器、2个数据寄存器和2个控制寄存器,如图3-4所示。
图3-4MT8880内部结构图
MT8880引脚图及引脚功能描述:
MT8880具有与微控制器(单片机)相连的接口,必须与单片机配合使用,其双列直插式20脚封装引脚,其引脚图如图3-5。
图3-5MT8880引脚图
IN+、IN—:
分别为内部放大器的同相输入端和反相输入端,即接收DTMF信号的输入端;
GS:
内部放大器的输出端,外接一个负反馈电阻至IN_端;
UREF:
内部参考电压输出端,该参考电压等于UDD/2;
UDD、Uss:
分别为电源的正、负端,供电电压为5V;
OSCl、OSC2:
外接一个3.58MHz晶体,形成晶体振荡器;
TONE:
双音频信号输出端;
R/W;读/写控制端,该端施以高电平时读MT8880,施以低电平时写MT8880;
RSI:
用于选择内部各寄存器的控制端,该端施以高电平时选中控制寄存器或状态寄存器,施以低电平时选中发送数据寄存器或接收数据寄存器。
更具体的对应关系必须根据R/W端的状态共同确定,详见表3-3。
表3-3RSI与R/W对应关系表
RSI
R/W
内部寄存器及其功能
0
0
写数据发送寄存器
0
1
读数据接收寄存器
1
0
控制寄存器CRA或CRB
1
1
读状态寄存器
IRQ:
在双音频模式并且在中断模式时,当收到有效DTMF信号或准备发送DTMF信号时该端由高电平变到低电平;在呼叫处理模式且检测到有效信号音时,该端输出方波;
D0~D3:
写入命令或读出状态的数据线。
MT8880的工作原理:
工作原理:
外部输入的DTMF信号从-IN端进入运算放大器放大后,进入双音滤波器。
双音滤波器是2个6级开关电容构成的高低通滤波器,它能有效的将DTMF信号中的高频群和低频群区分开来。
被区分开的高、低频群,在经过各自的滤波器及整形电路后送入译码电路,译码电路由数字检测。
编码转换和三态输出电路等几部分构成,数字检测电路采用对输入音频信号进行数字技术的方式以确定DTMF信号的频率并核查是否与标准的DTMF信号相一致,在此过程中,采用一套复杂的算法,对DTMF信号的频率偏差提供一定的容差范围以提高对干扰频率和噪声的抗干扰能力。
输入的DTMF信号被检测到之后,经编码转换电路进行8-4-2-1编码后送入锁存器所存。
当输出控制端TOE为高电平时,DTMF信号所对应的8-4-2-1编码即出现在D3~D0端。
MT8880的译码:
MT8880是一款双音频的语音拨号芯片。
它通过用二个音频信号形成一位的数据信号发出去,一组为低频的、一组是高频的信号。
当对方在语音提示下按了数字键,MT8880接收到该双音频信号并译码后,从D0~D3引脚输出一组二进制码,代表一位数字或符号(参见图2-6),由单片机读取并进行相应处理。
图3-6为译码图(0=低电平1=高电平)。
图3-9译码图
3.3通信芯片MAX232
MAX232功能概述:
MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v单电源供电。
电脑RS-232标准串口设计电路如下图3-7所示。
图3-7电脑RS-232标准串口图
引脚定义符号:
1载波检测DCD2接收数据RXD
3发送数据TXD4数据终端准备好DTR5信号地SG
6数据准备好DSR7请求发送RTS
8清除发送CTS9振铃提示RI
MAX232引脚描述:
MAX232引脚图如下图3-8所示
图3-8MAX232引脚图
引脚介绍:
第一部分是电荷泵电路。
由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。
功能是产生+12v和-12v两个电源,提供给RS-232串口电平的需要。
第二部分是数据转换通道。
由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。
其中13脚(R1IN)、12脚(R1OUT)、11脚(T1IN)、14脚(T1OUT)为第一数据通道。
8脚(R2IN)、9脚(R2OUT)、10脚(T2IN)、7脚(T2OUT)为第二数据通道。
TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头;DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。
第三部分是供电。
15脚GND、16脚VCC(+5v)。
MAX232主要功能特点:
1、符合所有的RS-232C技术标准
2、只需要单一+5V电源供电
3、片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力,能够产生+10V和-10V电压V+、V-
4、功耗低,典型供电电流5mA
5、内部集成2个RS-232C驱动器
6、内部集成两个RS-232C接收器
7、高集成度,片外最低只需4个电容即可工作。
RS-232与MAX232引脚连接定义:
RS232(DB9)引脚定义:
1:
DCD:
载波检测。
主要用于Modem通知计算机其处于在线状态,即Modem检测到拨号音,处于在线状态。
2:
RXD:
此引脚用于接收外部设备送来的数据;在你使用Modem时,你会发现RXD指示灯在闪烁,说明RXD引脚上有数据进入。
3:
TXD:
此引脚将计算机的数据发送给外部设备;在你使用Modem时,你会发现TXD指示灯在闪烁,说明计算机正在通过TXD引脚发送数据。
4:
DTR:
数据终端就绪;当此引脚高电平时,通知Modem可以进行数据传输,计算机已经准备好。
5:
GND:
信号地;此位不做过多解释。
6:
DSR:
数据设备就绪;此引脚高电平时,通知计算机Modem已经准备好,可以进行数据通讯了。
7:
RTS:
请求发送;此脚由计算机来控制,用以通知Modem马上传送数据至计算机;否则,Modem将收到的数据暂时放入缓冲区中。
8:
CTS:
清除发送;此脚由Modem控制,用以通知计算机将欲传的数据送至Modem。
9:
RI:
Modem通知计算机有呼叫进来,是否接听呼叫由计算机决定。
3.4继电器
继电器的介绍:
在各
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- 基于 单片机 电话 报警 系统
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